NASA bilim insanları, Mars’ın örümcek şeklindeki jeolojik oluşumlarını ilk kez laboratuvarda yeniden yarattı

Dünya üzerinde yapılan testler, kızıl gezegenin örümcek biçimli jeolojik oluşumlarının karbondioksit tarafından nasıl oyulduğunu doğrular nitelikte.

Bilim insanları, 2003 yılında yörünge araçlarından gelen görüntülerle bunları keşfettiklerinden beri, Mars’ın güney yarımküresine yayılmış örümcek benzeri şekillere hayran kaldılar. Bu jeolojik özelliklerin nasıl oluştuğundan kimse tam olarak emin değil. Her dallı oluşum, uçtan uca yarım milden (1 kilometre) daha uzun olabilir ve yüzlerce incecik “bacak” içerebilir. Araneiform arazi olarak adlandırılan bu özellikler, genellikle kümeler halinde bulunur ve yüzeye kırışık bir görünüm verir.

Önde gelen teori, örümceklerin Dünya’da doğal olarak meydana gelmeyen karbondioksit buzunu içeren süreçlerle yaratıldığıdır. Yeni bir makalede ayrıntılı olarak açıklanan deneyler sayesinde yayınlandı içinde Gezegen Bilimi DergisiBilim insanları, ilk kez, simüle edilmiş Mars sıcaklıkları ve hava basıncında bu oluşum süreçlerini yeniden yarattılar.

“Örümcekler kendi başlarına tuhaf, güzel jeolojik yapılardır,” diyor NASA’nın Güney Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Lauren Mc Keown. “Bu deneyler, modellerimizi nasıl oluştuklarına göre ayarlamamıza yardımcı olacak.”

Çalışma, Kieffer modeli olarak adlandırılan modelle açıklanan birkaç oluşum sürecini doğruluyor: Güneş ışığı, her kış Mars yüzeyinde biriken şeffaf karbondioksit buz tabakalarından geçerek toprağı ısıtıyor.

Üstündeki buzdan daha koyu olan toprak, ısıyı emer ve kendisine en yakın buzun, önce sıvıya dönüşmeden doğrudan karbondioksit gazına dönüşmesine neden olur; bu, süblimleşme adı verilen bir işlemdir (kuru buzdan “duman” bulutları çıkaran işlemle aynıdır). Gaz basınç kazandıkça, Mars buzu çatlar ve gazın kaçmasına izin verir. Yukarı doğru sızarken, gaz topraktan buzun yüzeyine düşen koyu renkli toz ve kum akıntısını da beraberinde götürür.

Teoriye göre, kış bahara döndüğünde ve kalan buz süblimleştiğinde, geriye kalanlar o küçük patlamalardan kalan örümcek benzeri izler oluyor.

Laboratuvarda Mars’ı yeniden yaratmak

Mc Keown ve ortak yazarları için bu deneyleri yürütmenin en zor kısmı, Mars kutup yüzeyinde bulunan koşulları yeniden yaratmaktı: aşırı düşük hava basıncı ve eksi 301 derece Fahrenheit (eksi 185 derece Santigrat) kadar düşük sıcaklıklar. Bunu yapmak için Mc Keown, JPL’de sıvı nitrojenle soğutulan bir test odası, Buzlu Ortamlar için Kirli Vakum Altı Simülasyon Test Yatağı veya DUSTIE kullandı.

“DUSTIE’yi seviyorum. Tarihi bir şey,” dedi Mc Keown ve şarap fıçısı büyüklüğündeki bölmenin NASA’nın Mars Phoenix iniş aracı için tasarlanmış bir rendeleme aletinin prototipini test etmek için kullanıldığını belirtti. Alet, uzay aracının gezegenin kuzey kutbuna yakın bir yerde toplayıp analiz ettiği su buzunu kırmak için kullanıldı.

Bu deney için araştırmacılar, sıvı nitrojen banyosuna batırılmış bir kapta Mars toprağı benzetimini soğuttular. Bunu, hava basıncının Mars’ın güney yarımküresindekine benzer olacak şekilde düşürüldüğü DUSTIE odasına yerleştirdiler. Daha sonra karbondioksit gazı odaya aktı ve üç ila beş saat boyunca gazdan buza yoğunlaştı. Mc Keown, buzun deneylerin işe yaraması için yeterince kalın ve yarı saydam hale gelmesi için doğru koşulları bulana kadar birçok deneme yaptı.

Doğru özelliklere sahip buzu elde ettiklerinde, simülant altındaki haznenin içine bir ısıtıcı yerleştirerek onu ısıttılar ve buzu çatlattılar. Mc Keown, sonunda toz halindeki simülanttan çıkan bir karbondioksit gazı bulutunu gördüğünde çok mutlu oldu.

“Cuma akşamı geç vakitti ve laboratuvar müdürü çığlıklarımı duyduktan sonra içeri daldı,” dedi beş yıldır böyle bir tüy yapmak için çalışan Mc Keown. “Bir kaza olduğunu düşündü.”

Koyu renkli tüyler dışarı akarken simülantta delikler açtı ve tüm basınçlı gaz dışarı atılana kadar 10 dakikaya kadar simülan püskürttü.

Deneyler Kieffer modelinde yansıtılmayan bir sürpriz içeriyordu: Simülantın tanecikleri arasında buz oluştu, sonra onu çatlattı. Bu alternatif süreç örümceklerin neden daha “çatlak” bir görünüme sahip olduğunu açıklayabilir. Bunun olup olmayacağı toprak taneciklerinin boyutuna ve gömülü su buzunun yeraltında ne kadar olduğuna bağlı görünüyor.

Makalenin ortak yazarlarından JPL’den Serina Diniega, “Bu, doğanın ders kitaplarındaki görüntüden biraz daha karmaşık olduğunu gösteren ayrıntılardan biri” dedi.

Tüy testi için sırada ne var?

Artık tüylerin oluşması için koşullar bulunduğuna göre, bir sonraki adım, aşağıda bir ısıtıcı kullanmak yerine, yukarıdan simüle edilmiş güneş ışığıyla aynı deneyleri denemektir. Bu, bilim insanlarının tüylerin ve toprağın dışarı atılmasının meydana gelebileceği koşulların aralığını daraltmasına yardımcı olabilir.

Örümcekler hakkında laboratuvarda cevaplanamayan birçok soru hala var. Neden Mars’ın bazı yerlerinde oluşmuşlar da diğerlerinde oluşmamışlar? Hala gerçekleşen mevsimsel değişikliklerden kaynaklandığına göre, neden zaman içinde sayıca veya boyutta artış göstermiyorlar? Uzun zaman önce, Mars’ta iklimin farklı olduğu zamanlardan kalma olmaları mümkün ve bu nedenle gezegenin geçmişine dair benzersiz bir pencere sağlayabilirler.

Şimdilik, laboratuvar deneyleri bilim insanlarının örümceklere yaklaşabildiği kadar yakın olacak. Hem Curiosity hem de Perseverance keşif araçları, bu oluşumların ortaya çıktığı (ve hiçbir uzay aracının inmediği) güney yarımküreden uzaktaki kızıl gezegeni araştırıyor. Kuzey yarımküreye inen Phoenix görevi, yoğun kutup soğuğuna ve sınırlı güneş ışığına yenik düşmeden önce sadece birkaç ay sürdü.